Diseño y evaluación de un sistema de refrigeración experimental trabajando por adsorción solar

Abstract

Este trabajo presenta una caracterización de un sistema de refrigeración empleando la radiación solar como única fuente de energía para generar el fenómeno de la adsorción asistido en un colector estacionario tipo placa plana. Este colector presenta un área de captación de 1.1m2 trabajando con carbón activado como adsorbato y empleando metanol como adsorbente. Los resultados experimentales permitieron compararse en dos condiciones de trabajo cuya finalidad fue enfriar una pequeña cantidad de agua reservada de 2 litros. Se registraron temperaturas de generación en el colector solar por encima de los 50°C para intensidades solares por encima de los 800 [watt/m2]. El COP del sistema se presentó por encima de los 0,4 según etapas de enfriamiento y adsorción isobárica. Se realizaron mediciones de radiación solar, se tomaron mediciones de temperatura del sistema en funcionamiento, dando como resultados diferencias de temperatura de hasta 8,6 °C entre la temperatura ambiente y la temperatura de la recámara de frio. Se tomaron mediciones de radiación local de hasta 1155 [watt/m2], dando resultados de eficiencia de nuestro colector de hasta 75% en horas específicas y de 35% en eficiencia total diaria. Aprovechando herramientas a nivel de diseño de experimentos (DOE), por medio de superficies de respuestas se estimó un modelo del comportamiento en equilibrio termodinámico que se utilizará como referencia en futuros sistema de control.

This work presents a characterization of a cooling system using solar radiation as the only source of energy to generate the adsorption phenomenon assisted in a stationary flat plate collector. This collector has an area of 1.1m2 working with activated charcoal as adsorbate and using methanol as an adsorbent. The experimental results were compared in two conditions of tests with the objective to cool two liters of water. Temperatures of generation were recorded in the solar collector above 50 °C for solar radiation above 800 [W/m2]. The COP of the system presented values above 0.4, according to isobaric cooling and adsorption stages. Measurements of solar radiation, temperatures of the system were performed, resulting in temperature differences of up to 8.6 °C between the ambient temperature and the cold room. Local radiation samples of up to 1155 [W/m2] were obtained, showing efficiency of the collector up to 75%, at specific periods and 35% at total daily efficiency. Using the Design of Experiments (DOE), through response surfaces, a model of behavior in thermodynamic equilibrium to be used as a reference in futures control systems.